[发明专利]一种适用于舰载电子设备的强冲击试验调节装置及方法

权利要求书

1.一种适用于舰载电子设备的强冲击试验调节装置，其特征在于，包括调节模块(1)、连接板(3)；

所述的调节模块(1)包括钢丝绳减振器(10)、橡胶板(11)、钢板(12)；

通过调节橡胶板的材料和厚度来满足调节模块的刚度和阻尼参数指标要求；

在钢丝绳减振器(10)长度方向安装有钢板(12)，钢板(12)上下均布置了橡胶板(11)，钢板(12)通过橡胶板(11)与钢丝绳减振器相连，钢板(12)和橡胶板(11)填满钢丝绳减振器(10)垂直方向；

受试设备通过第一块连接板(3)与调节模块(1)相连，试验台通过第二块连接板(3)与调节模块(1)相连，且调节模块(1)设置在第一块连接板(3)和第二块连接板(3)之间。

2.根据权利要求1所述的一种适用于舰载电子设备的强冲击试验调节装置，其特征在于，还包括过渡支架(2)、所述的过渡支架(2)包括上安装板(21)、下安装板(22)、竖板(23)、紧固件Ⅰ(24)、紧固件Ⅱ(25)；竖板(23)设置在上安装板(21)与下安装板(22)之间；上安装板(21)通过紧固件Ⅰ(24)与连接板(3)相连，下安装板(22)通过紧固件Ⅱ(25)与调节模块(1)相连。

3.根据权利要求1所述的一种适用于舰载电子设备的强冲击试验调节装置，其特征在于，所述的连接板(3)上设有系列孔(31)、安装孔(32)、紧固件Ⅲ(33)；连接板(3)通过系列孔(31)与调节模块(1)或过渡支架(2)相连，通过安装孔(32)与试验台和受试设备相连。

4.根据权利要求1所述调节装置的一种适用于舰载电子设备的强冲击试验调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据受试设备的抗冲击设计要求，明确受试设备的强冲击考核指标，即所述调节装置的输出指标；

步骤2；通过理论计算，得到所述调节装置的刚度参数k和阻尼参数f，具体过程如下:

已知摆锤冲击台的砧台冲击量值和需要调节到的冲击量值，即已知输入和输出，经过计算，求解到所述调节装置的需要的刚度和阻尼参数，继而开展所述调节装置的设计；具体如下：

假设摆锤冲击试验台的冲击激励形式为半周期正弦加速度脉冲函数；

脉冲函数如下表示：

式中，U，τ分别为脉冲加速度的峰值和脉宽；

则″所述调节装置″的动力学方程写为：

式中，m表示负载质量，z表示相对位移，即″所述调节装置″与受试设备连接板相对于″所述调节装置″与试验台连接板的相对位移，f表示阻尼力，有a₀、a₁为瑞利阻尼系数，即摆锤冲击试验台的冲击激励

由杜哈美积分得到：

式中，

由初始条件求得：

得到脉冲阶段0＜t＜τ响应解析解为：

当冲击载荷阶段结束，进入残余振动阶段，相对位移一直在增大，其微分方程形式为：

该方程的初始条件是冲击作用结束时的状态值；

由杜哈美积分得到残余振动阶段τ＜t响应解析为：

由初始条件求得：

由于T为系统固有周期，因此响应的最大峰值发生在残余振动期间；令得到

系统的输入参数U，τ，系统的输出t_m，z_m已知，便可以求得系统的刚度k和瑞利阻尼系数a₀、a₁；

所述系统：把所述调节装置看作一个带阻尼的弹簧，把安装在它上面的受试设备看作质量点，它们组成一个弹簧、阻尼、质量的一自由度系统；

步骤3：根据上装受试设备的安装接口面积，确定调节模块的数量：

设受试设备的安装接口面积为a，调节模块钢丝绳减振器(10)安装面的面积为b，则调节模块的数量c取不大于a/b的整数；

步骤4：再根据安装孔的限制，进一步确定调节模块的数量d；

步骤5：根据重心位置调节调节模块的布局：布局设计时应充分考虑布局方案的稳定性，并尽量保证″所述调节装置″的刚度中心与上装受试设备的重心重合；通过调节模块的布局设计，最终确定调节模块数量n；

步骤6：所述的调节模块均为并联关系，根据步骤2所得的刚度参数K、阻尼参数f，及步骤5得到的调节模块数量n，确定单个调节模块的刚度参数和阻尼参数分别为：K/n、f/n；

步骤7：根据单个调节模块的刚度参数指标要求选择使用的钢丝绳减震器种类，钢丝绳减震器的刚度值选取为调节模块刚度指标要求的三分之一；接着通过调节橡胶板(11)的材料和厚度来满足调节模块的刚度和阻尼参数指标要求：

单个调节模块包含2个橡胶板和1个钢板，设金属板的刚度无穷大，阻尼为0，在调节模块中只用来连接2块橡胶板起支撑作用；橡胶板材料确定后，单个橡胶板沿板面法线方向刚度确定；接着根据阻尼参数指标，确定橡胶板的厚度；最终根据钢丝绳减振器(10)垂直方向距离与橡胶板的厚度和的差值、橡胶板的数量，确定钢板的厚度；

由于橡胶板材料不同，其刚度和阻尼力学性能差异较大，因此每次橡胶板材料选定，调节模块设计完成后需制作样件，对调节模块的刚度、阻尼参数进行校核，校核合格后再进行组装得到所述调节装置；

步骤8：当受试设备相对于地面平行时，所述的调节模块通过连接板安装在受试设备与试验台之间，试验台与受试设备平行设置；

当受试设备相对于地面倾斜时，在调节模块(1)与连接板(3)之间增设有过渡支架(2)，试验台与受试设备平行设置，同时保证调节模块支撑面法向为主受力方向。

5.根据权利要求4所述的一种适用于舰载电子设备的强冲击试验调节方法，其特征在于，所述的橡胶板厚度尺寸取10～20mm。